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쉬프트 레지스터 document_id A220623010183

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본 발명은 쉬프트 레지스터에 관한 것으로, 특히 스위칭 소자에 인가되는 바이어스 스트레스(bias stress)를 최소화할 수 있도록 한 쉬프트 레지스터에 관한 것이다. 최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 대두되고 있다. 이러한 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display) 등이 있다. 통상의 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열된 액정패널과 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. 액정패널에는 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차하게 배열되고 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차로 마련되는 영역에 액정셀들이 위치하게 된다. 이 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 마련된다. 화소전극들 각각은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT라 함)의 소스 및 드레인 단자들을 경유하여 데이터 라인들 중 어느 하나에 접속된다. TFT의 게이트단자는 게이트 라인들 중 어느 하나에 접속된다. 상기 액정패널에는 다수개의 게이트 라인들과 다수개의 데이터 라인들이 교차하게 배열되고, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 영역에 화소영역이 위치하게 된다. 그리고, 상기 화소영역들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 상기 액정패널에 형성된다. 한편, 상기 구동회로는 상기 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버와, 상기 데이터 라인들을 구동하기 위한 데이터 드라이버를 포함하여 구성된다. 상기 게이트 드라이버는 스캔 펄스를 게이트 라인들에 순차적으로 공급하여 액정패널상의 액정셀들을 1라인분씩 순차적으로 구동한다. 상기 데이터 드라이버는 게이트 라인들 중 어느 하나에 스캔 펄스가 공급될 때마다 데이터 라인들 각각에 화소 전압신호를 공급한다. 액정표시장치는 액정셀별로 화소 전압신호에 따라 화소전극과 공통전극 사이에 인가되는 전계에 의해 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 여기서, 상기 게이트 드라이버는 상술한 바와 같은 스캔 펄스를 순차적으로 출력하는 쉬프트 레지스터를 포함하여 구성되고, 상기 데이터 드라이버는 입력되는 디지털 데이터를 샘플링하기 위한 샘플링 신호를 출력하는 쉬프트 레지스터를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 쉬프트 레지스터는 한 방향 또는 양 방향으로 스캔 펄스 또는 샘플링 신호를 출력할 수 있다. 도 1은 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터의 일부를 개략적으로나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터는 제 1 및 제 2 클럭펄스 공급라인, 제 1 및 제 2 전압 공급라인, 구동전압 공급라인 및 기저전압 공급라인에 종속적으로 접속된 n개의 스테이지(ST1 내지 STn)로 구성된다. 여기서, 또한, 제 1 및 제 2 전압 공급라인에 공급되는 제 1 및 제 2 전압(Vd1, Vd2)는 스캔 방향에 따라 서로 상반된다. 제 1 및 제 2 클럭펄스 공급라인에 공급되는 제 1 및 제 2 클럭펄스(CLK)는 위상이 서로 반전되는 형태로 공급되며, 제 1 클럭펄스는 홀수번째 스테이지에 공급되며 제 2 클럭펄스는 짝수번째 스테이지에 공급된다.이러한 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터가 정방향으로 구동될 경우, 도시하지 않은 제 1 스테이지에 공급되는 제 1 스타트 펄스, 적어도 2개의 클럭펄스, 하이 상태의 제 1 전압(Vd1) 및 로우 상태의 제 2 전압(Vd2)에 따라 제 1 내지 제 n 스테이지들이 순차적으로 동작하여 스캔 펄스를 정방향으로 출력한다. 이때, 제 2 내지 제 n 스테이지 각각은 이전 및 다음 스테이지 각각으로부터의 출력신호에 의해 인에이블된다. 반면에, 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터가 역방향으로 구동될 경우, 도시하지 않은 제 n 스테이지에 공급되는 제 2 스타트 펄스, 적어도 2개의 클럭펄스, 로우 상태의 제 1 전압(Vd1) 및 하이 상태의 제 2 전압(Vd2)에 따라 제 n 내지 제 1 스테이지들이 순차적으로 동작하여 스캔 펄스를 역방향으로 출력한다. 이때, 제 n-1 내지 제 1 스테이지 각각은 이전 및 다음 스테이지 각각으로부터의 출력신호에 의해 인에이블된다. 도 2는 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터의 i 스테이지를 자세한 나타낸 회로도이다. 도 2를 도 1과 결부하면, i 스테이지(STi)는 제 1 및 제 2 인에이블 신호(VOi-1, VOi+1)에 따라 제 1 전압 또는 제 2 전압(Vd1, Vd2)을 스캔방향 제어노드(QS)에 공급하여 스캔펄스의 정방향 또는 역방향 출력을 제어하는 스캔방향 제어부(10)와, 스캔방향 제어노드(QS)의 전압에 따라 제 1 노드(Q1)를 제어하는 제 1 노드 제어부(20)와, 스캔방향 제어노드(QS)의 전압 및 제 1 노드(Q1)의 전압에 따라 제 2 노드(Q2)를 제어하는 제 2 노드 제어부(Q2)와, 제 1 및 제 2 노드(Q1, Q2)의 전압에 따라 입력되는 클럭신호(CLK)를 스캔펄스로 출력하는 출력부(50)와, 제 1 및 제 2 인에이블 신호(VOi-1, VOi+1)에 따라 제 3 노드(Q3)에 제 1 전압(Vd1) 또는 제 2 전압(Vd2)을 공급하는 제 3 노드(Q3) 제어부와, 제 2 노드(Q2)의 전압 및 제 3 노드(Q3)의 전압에 따라 제 1 노드(Q1)를 방전시키는 방전 회로부(60)를 구비한다. 스캔방향 제어부(10)는 i-1 스테이지(STi-1)로부터의 출력신호인 제 1 인에이블 신호(VOi-1)에 따라 제어되며, 제 1 전압(Vd1)이 공급되는 제 1 구동전압 입력라인과 스캔방향 제어노드(QS)에 전기적으로 접속된 제 1 트랜지스터(T1)와; i+1 스테이지로부터의 출력신호인 제 2 인에이블 신호(VOi+1)에 따라 제어되며, 제 2 전압(Vd2)이 공급되는 제 2 구동전압 입력라인과 스캔방향 제어노드(QS)에 전기적으로 접속된 제 2 트랜지스터(T2)로 구성된다. 제 1 노드 제어부(20)는 스캔방향 제어노드(QS)의 전압에 따라 제어되며, 구동전압(Vdd)이 입력되는 구동전압 입력라인과 제 1 노드(Q1) 사이에 전기적으로 접속된 제 3 트랜지스터(T3)로 구성된다. 제 2 노드 제어부(30)는 구동전압(Vdd)에 의해 제어되며 구동전압 입력라인에 다이오드 형태로 접속된 제 4 트랜지스터(T4)와; 구동전압(Vdd)에 의해 제어되며 구동전압 입력라인과 제 2 노드(Q2)에 접속된 제 5 트랜지스터(T5)와; 제 1 노드(Q1) 전압에 의해 제어되며 구동전압 입력라인과 기저 전압(Vss)이 공급되는 기저전압 입력라인에 접속된 제 6 트랜지스터(T6)와; 제 1 노드(Q1) 전압에 의해 제어되며 구동전압 입력라인과 기저전압 입력라인에 접속된 제 7 트랜지스터(T7)와; 스캔방향 제어노드 전압에 의해 제어되며 기저전압 입력라인과 제 2 노드에 접속된 제 8 트랜지스터로 구성된다. 방전 회로부(60)는 제 3 노드(Q3)의 전압에 의해 제어되며 기저 전압 입력라인과 제 1 노드(Q1)에 접속된 제 9 트랜지스터(T9)와; 제 2 노드(Q2)의 전압에 의해 제어되며 제 2 노드(Q2)와 제 1 노드(Q1)에 접속된 제 10 트랜지스터(T10)로 구성된다. 한편, 스캔방향 제어부(10)에는 출력부(50)로부터 출력되는 스캔펄스에 의해 제어되며, 스캔방향 제어노드(QS)와 기저전압 입력라인에 접속된 제 11 트랜지스터(T11)가 더 구성될 수 있다. 제 3 노드 제어부(40)는 제 2 인에이블 신호(VOi+1)에 의해 제어되며 제 1 전압(Vd1)이 공급되는 제 1 전압 입력라인과 제 3 노드(Q3)에 접속된 제 12 트랜지스터(T12)와, 제 1 인에이블 신호(VOi-1)에 의해 제어되며 제 2 전압(Vd2)이 공급되는 제 1 전압 입력라인과 제 3 노드(Q3)에 접속된 제 13 트랜지스터(T13)로 구성된다. 출력부(50)는 제 1 노드(Q1) 전압에 의해 제어되며 클럭신호 입력라인과 출력단에 접속된 제 14 트랜지스터(T14)와, 제 2 노드(Q2) 전압에 의해 제어되며 기저전압 입력라인과 출력단에 접속된 제 15 트랜지스터(T15)로 구성된다. 도 3은 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터의 정방향 구동에 따른 구동 파형을 나타낸 파형도이다. 도 3을 도 2와 결부하여 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터를 이용한 정방향 구동을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 정방향 스캔일 경우 제 1 전압 입력라인에는 하이 상태의 제 1 전압(Vd1)이 공급되고 제 2 전압입력라인에는 로우 상태의 제 2 전압(Vd2)이 공급된다. t1 구간에 있어서, i 스테이지(STi)에는 i-1 스테이지(STi-1)로부터 하이 상태의 제 1 인에이블 신호(VOi-1)와 i+1 스테이지(STi+1)로부터 로우 상태의 제 2 인에이블 신호(VOi+1)가 공급된다. 그리고, 클럭신호(CLK) 입력라인에는 로우 상태의 클럭신호(CLK)가 공급된다. t1 구간 동안 스캔방향 제어부(10)의 제 1 트랜지스터(T1)는 하이 상태의 제 1 인에이블 신호(VOi-1)에 의해 턴-온되고, 스캔방향 제어부(10)의 제 2 트랜지스터(T2)는 로우 상태의 제 2 인에이블 신호(VOi+1)에 의해 턴-오프된다. 이에 따라, 스캔방향 제어부(10)는 제 1 트랜지스터(T1)를 통해 제 1 전압 입력라인으로부터 공급되는 하이상태의 제 1 전압(Vd1)을 스캔방향 제어노드(QS)에 공급한다. 그리고 스캔방향 제어노드(QS)에 인가되는 하이상태의 제 1 전압(Vd1)에 의해 제 1 노드 제어부(20)의 제 3 트랜지스터(T3)가 턴-온됨과 동시에 제 2 노드 제어부(30)의 제 8 트랜지스터(T8)가 턴-온된다. 제 1 노드(Q1)에는 턴-온된 제 3 트랜지스터(T3)를 경유하여 구동전압(Vdd)이 공급된다. 제 1 노드(Q1)에 공급된 구동전압(Vdd)에 의해 제 2 노드 제어부(30)의 제 6 트랜지스터(T6), 제 7 트랜지스터(T7)가 턴-온된다. 그리고, 구동전압 입력라인에 공급된 구동전압(Vdd)이 제 4 트랜지스터(T4)를 경유하여 제 5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극에 공급되므로 제 5 트랜지스터(T5)가 턴-온됨에 따라 제 2 노드(Q2)에는 구동전압(Vdd)이 공급된다. 이에 따라, 제 2 노드(Q2)에는 제 7, 8 트랜지스터(T8, T7)를 통해 기저 전압(Vss)이 공급됨과 아울러 제 5 트랜지스터(T5)를 통해 구동전압(Vdd)이 공급된다. 그러나, 제 2 노드(Q2)에 구동전압(Vdd)을 공급하는 트랜지스터의 수보다 기저 전압(Vss)을 공급하는 트랜지스터의 수가 더 많기 때문에 제 2 노드(Q2)에는 기저 전압(Vss)이 공급된다. 또한, t1 구간 동안 제 3 노드 제어부(40)는 하이상태의 제 1 인에이블 신호(VOi-1)에 의해 제 13 트랜지스터(T13)를 턴-온시켜 로우상태의 제 2 전압(Vd2)을 제 3 노드(Q3)에 공급함으로써 제 1 방전 회로부(60)의 제 9 트랜지스터(T9)는 턴-오프되고, 제 1 방전 회로부(60)의 제 10 트랜지스터(T10)는 제 2 노드(Q2)에 공급된 기저 전압(Vss)에 의해 턴-오프된다. 그리고, 제 1 노드(Q1)에 공급된 구동전압(Vdd)에 의해 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)가 턴-온되고, 제 2 노드(Q2)에 공급되는 기저 전압(Vss)에 의해 출력부(50)의 제 15 트랜지스터(T15)가 오프상태를 유지한다. 이에 따라, 출력부(50)는 제 14 트랜지스터(T14)를 통해 클럭신호(CLK) 입력라인에 공급되는 로우상태의 클럭신호(CLK)를 출력한다. 이때, 출력부(50)에서 출력되는 로우 상태의 클럭신호(CLK)는 다음 스테이지의 제 1 인에이블 신호(VOi-1)로써 공급된다. t2 구간에서는 제 1 인에이블 신호(VOi-1)가 로우 상태가 되고, 로우 상태의 클럭신호(CLK)가 하이상태가 됨으로써 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-오프되고, 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는 확실한 턴-온 상태가 된다. 즉, 제 1 노드(Q1)는 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)의 턴-오프로 인하여 플로팅 상태가 되므로 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 존재하는 기생 커패시터(Cgs)에 의해 클럭신호(CLK)의 하이 상태 전압에 따라 부트스트래핑(Bootstrapping)되어 구동전압(Vdd)보다 더 높은 전압이 되기 때문에 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는 확실한 턴-온 상태가 된다. 이렇게 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)가 확실하게 턴-온됨으로써 하이 상태의 클럭신호(CLK)는 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)를 통해 출력단으로 빠르게 공급된다. 따라서, i 스테이지는 하이 상태의 출력신호(VOi)를 출력하게 된다. 한편, t2 구간에 i+1 스테이지는 i 스테이지의 t1 구간과 동일한 방식으로 i 스테이지로부터 출력되는 하이 상태의 출력신호(VOi)에 대응되는 제 1 인에이블 신호(VOi-1)에 응답하여 제 1 노드(Q1)에 구동전압(Vdd)을 공급한다. 그런 다음, t3 구간에서는 제 1 인에이블 신호(VOi-1)가 로우 상태를 유지하고, 하이 상태의 클럭신호(CLK)가 로우 상태가 됨으로써 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-오프된다. 한편, t3 구간에서는 i+1 스테이지로부터 하이 상태의 제 2 인에이블신호(VOi+1)가 제 3 노드 제어부(40)의 제 12 트랜지스터(T12)에 공급됨으로써 제 3 노드(Q3)에는 제 1 전압(Vd1)이 충전되어 하이상태가 된다. 이에 따라, 제 3 노드(Q)에 공급된 제 1 전압(Vd1)에 의해 방전 회로부(60)의 제 9 트랜지스터(T9)가 턴-온되어 제 1 노드(Q1)에 기저 전압(Vss)이 공급된다.이에 따라 제 1 노드(Q1)는 방전 회로부(60)의 제 9 트랜지스터(T9)를 통해 기저전압(Vss)이 공급되므로 로우 상태가 된다. 제 1 노드(Q1)에 공급된 기저전압(Vss)에 의해 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는턴-오프되는 반면에 제 2 노드(Q2)에는 제 5 트랜지스터(T5)를 통해 구동전압(Vdd)이 공급된다. 이때, 제 5 트랜지스터(T5)는 제 1 노드(Q1)에 공급된 기저전압(Vss)에 의해 제 6 및 제 7 트랜지스터(T6, T7)가 턴-오프됨으로써 제 4 트랜지스터(T4)를 통해 공급되는 구동전압(Vdd)에 의해 턴-온된다. 따라서, 출력부(50)는 제 15 트랜지스터(T15)를 통해 기저전압(Vss), 즉 로우 상태의 출력신호(VOi)를 출력하게 된다. 도 4는 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터의 역방향 구동에 따른 구동 파형을 나타낸 파형도이다. 도 4를 도 2와 결부하여 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터를 이용한 역방향 구동을 설명하면 다음과 같다. 다음, 역방향 스캔일 경우 제 1 전압 입력라인에는 로우 상태의 제 1 전압(Vd1)이 공급되고 제 2 전압 입력라인에는 하이 상태의 제 2 전압(Vd2)이 공급된다. t1 구간에 있어서, i 스테이지(STi)에는 i-1 스테이지(STi-1)로부터 로우 상태의 제 1 인에이블 신호(VOi-1)와 i+1 스테이지(STi+1)로부터 하이 상태의 제 2 인에이블 신호(VOi+1)가 공급된다. 그리고, 클럭신호(CLK) 입력라인에는 로우상태의 제 1 클럭신호(CLK1)가 공급된다. t1 구간 동안 스캔방향 제어부(10)의 제 2 트랜지스터(T2)는 i+1 스테이지의 출력신호인 하이 상태의 제 2 인에이블 신호(VOi+1)에 의해 턴-온되고, 스캔방향 제어부(10)의 제 1 트랜지스터(T1)는 i-1 스테이지로부터 출력되는 로우 상태의 제 1 인에이블 신호(VOi-1)에 의해 턴-오프된다. 이에 따라, 스캔방향 제어부(10)는 제 2 트랜지스터(T2)를 통해 제 2 전압(Vd2) 입력라인으로부터 공급되는 하이상태의 제 2 전압(Vd2)을 스캔방향 제어노드(QS)에 공급한다. 그리고 스캔방향 제어노드(QS)에 인가되는 하이상태의 제 2 전압(Vd2)에 의해 제 1 노드 제어부(20)의 제 3 트랜지스터(T3)가 턴-온됨과 동시에 제 2 노드 제어부(30)의 제8 트랜지스터(T8)가 턴-온된다. 제 1 노드(Q1)에는 턴-온된 제 3 트랜지스터(T3)를 경유하여 구동전압(Vdd)이 공급된다. 제 1 노드(Q1)에 공급된 구동전압(Vdd)에 의해 제 2 노드 제어부(30)의 제 6 트랜지스터(T6), 제 7 트랜지스터(T7)가 턴-온된다. 그리고 구동전압 입력라인에 공급된 구동전압(Vdd)이 제 4 트랜지스터(T4)를 경유하여 제 5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극에 공급되므로 제 5 트랜지스터(T5)가 턴-온됨에 따라 제 2 노드(Q2)에는 구동전압(Vdd)이 공급된다. 이에 따라, 제 2 노드(Q2)에는 제 7, 8 트랜지스터(T7, T8)를 통해 기저 전압(Vss)이 공급됨과 아울러 제 5 트랜지스터(T5)를 통해 구동전압(Vdd)이 공급된다. 그러나, 제 2 노드(Q2)에 구동전압(Vdd)을 공급하는 트랜지스터의 수보다 기저 전압(Vss)을 공급하는 트랜지스터의 수가 더 많기 때문에 제 2 노드(Q2)에는 기저 전압(Vss)이 공급된다. 또한, t1 구간 동안 제 3 노드 제어부(40)는 하이상태의 제 2 인에이블 신호(VOi+1)에 의해 제 12 트랜지스터(T12)를 턴-온시켜 로우상태의 제 1 전압(Vd1)을 제 3 노드(Q3)에 공급함으로써 제 1 방전 회로부(60)의 제 9 트랜지스터(T9)는 오프되고, 제 1 방전 회로부(60)의 제10 트랜지스터(T10)는 제 2 노드(Q2)에 공급된 기저 전압(Vss)에 의해 턴-오프된다. 그리고, 제 1 노드(Q1)에 공급된 구동전압(Vdd)에 의해 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)가 턴-온되고, 제 2 노드(Q2)에 공급되는 기저 전압(Vss)에 의해 출력부(50)의 제 15 트랜지스터(T15)가 오프상태를 유지한다. 이에 따라, 출력부(50)는 제 14 트랜지스터(T14)를 통해 클럭신호(CLK) 입력라인에 공급되는 로우상태의 클럭신호(CLK)를 출력한다. 이때, 출력부(50)에서 출력되는 로우 상태의 클럭신호(CLK)는 다음 스테이지의 제 2 인에이블 신호(VOi+1)로써 공급된다. t2 구간에서는 제 2 인에이블 신호(VOi+1)가 로우 상태가 되고, 로우 상태의 클럭신호(CLK)가 하이상태가 됨으로써 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-오프되고, 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는 확실한 턴-온 상태가 된다. 즉, 제 1 노드(Q1)는 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 3 트랜지스터(T3)의 턴-오프로 인하여 플로팅 상태가 되므로 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 존재하는 기생 커패시터(Cgs)에 의해 클럭신호(CLK)의 하이 상태 전압에 따라 부트스트래핑(Bootstrapping)되어 구동전압(Vdd)보다 더 높은 전압이 되기 때문에 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는 확실한 턴-온 상태가 된다. 이렇게 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)가 확실하게 턴-온됨으로써 하이 상태의 클럭신호(CLK)는 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)를 통해 출력단으로 빠르게 공급된다. 따라서, i 스테이지는 하이 상태의 출력신호(VOi)를 출력하게 된다. 한편, t2 구간에 i-1 스테이지는 i 스테이지로부터 출력되는 하이 상태의 출력신호(VOi)에 대응되는 제 2 인에이블 신호(VOi+1)에 응답하여 제 1 노드(Q1)에 구동전압(Vdd)을 공급한다. 그런 다음, t3 구간에서는 제 1 인에이블 신호(VOi+1)가 로우 상태를 유지하고, 하이 상태의 클럭신호(CLK)가 로우 상태가 됨으로써 제 2 트랜지스터(T2) 및 제 3 트랜지스터(T3)는 턴-오프된다. 한편, t3 구간에서 i+1 스테이지로부터 제 1 인에이블신호(VOi-1)가 제 3 노드 제어부의 제 13 트랜지스터(T13)에 공급됨으로써 제 3 노드(Q3)에는 제 2 전압(Vd2)이 충전되어 하이상태가 된다. 이에 따라, 제 3 노드(Q)에 공급된 제 2 전압(Vd2)에 의해 제 1 방전 회로부(60)의 트랜지스터(T9)가 턴-온되어 제 1 노드(Q1)에 기저 전압(Vss)이 공급된다. 이에 따라 제 1 노드는 제 1 방전 회로부(60)의 제 9 트랜지스터(t9)를 통해 기저전압(T9)이 공급되므로 로우 상태가 된다. 제 1 노드(Q1)에 공급된 기저전압(Vss)에 의해 방전된 상태를 유지하므로 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는 오프 상태를 유지한다. 반면에, 제 2 노드(Q2)에는 제 5 트랜지스터(T5)를 통해 구동전압(Vdd)이 공급된다. 이때, 제 5 트랜지스터(T5)는 제 1 노드(Q1)에 공급된 기저전압(Vss)에 의해 제 6 및 제 7 트랜지스터(T6, T7)가 턴-오프됨으로써 제 4 트랜지스터(T4)를 통해 공급되는 구동전압(Vdd)에 의해 턴-온된다. 따라서,출력부(50) 제 15 트랜지스터(T15)를 통해 기저전압(Vss), 즉 로우 상태의 출력신호(VOi)를 출력하게 된다. 이와 같은 종래의 양 방향 쉬프트 레지스터에서 제 3 노드(Q3)의 전압은 t1 및 t2 구간에서는 로우 상태를 유지하고 그 외의 구간에서는 하이 상태를 유지함으로써 9 트랜지스터(T9)의 게이트 단자에 지속적으로 하이상태의 전압이 인가된다. 이에 따라, 제 9 트랜지스터(T9)는 제 3 노드(Q3)에 공급되는 하이 상태의 전압에 의한 바이어스 스트레스(Bias Stress)로 인하여 열화되는 문제점이 있다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
종래의 양 방향 쉬프트 레지스터에서 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)가 확실하게 턴-온되어 하이 상태의 클럭신호를 출력단으로 빠르게 공급할 수 있게 하는 원리는 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    출력부의 제 14 트랜지스터(T14)가 확실하게 턴-온되어 클럭신호를 빠르게 공급하게 만드는 메커니즘을 파악해야 한다.

    • 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는 확실한 턴-온 상태가 된다.
  2. 2정보 추출information_extraction

    T14가 턴-온되는 과정에서 발생하는 전압 상태와 물리적 현상을 추출한다.

    • 제 1 노드(Q1)는 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)의 턴-오프로 인하여 플로팅 상태가 되므로 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 존재하는 기생 커패시터(Cgs)에 의해 클럭신호(CLK)의 하이 상태 전압에 따라 부트스트래핑(Bootstrapping)되어 구동전압(Vdd)보다 더 높은 전압이 되기 때문에
  3. 3근거 선택evidence_selection

    T14의 턴-온을 결정짓는 핵심 원인인 '플로팅 상태'와 '부트스트래핑' 현상을 선별한다.

    • 제 1 노드(Q1)는 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)의 턴-오프로 인하여 플로팅 상태가 되므로 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 존재하는 기생 커패시터(Cgs)에 의해 클럭신호(CLK)의 하이 상태 전압에 따라 부트스트래핑(Bootstrapping)되어 구동전압(Vdd)보다 더 높은 전압이 되기 때문에
  4. 4논리 통합logical_integration

    제 1 노드(Q1)가 플로팅 상태가 됨으로써 기생 커패시터에 의한 부트스트래핑이 발생하고, 이로 인해 전압이 Vdd보다 높아져 T14가 확실히 턴-온됨을 연결한다.

  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    제 1 노드(Q1)가 플로팅 상태가 된 상황에서 기생 커패시터(Cgs)를 통한 부트스트래핑 현상으로 인해 T14의 게이트 전압이 구동전압(Vdd)보다 높아져 확실하게 턴-온된다는 결론을 도출한다.

    • 제 1 노드(Q1)는 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)의 턴-오프로 인하여 플로팅 상태가 되므로 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 존재하는 기생 커패시터(Cgs)에 의해 클럭신호(CLK)의 하이 상태 전압에 따라 부트스트래핑(Bootstrapping)되어 구동전압(Vdd)보다 더 높은 전압이 되기 때문에 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는 확실한 턴-온 상태가 된다.
  6. 6답변 생성answer_generation

    질문에 대해 기술적 원리를 포함하여 답변을 작성한다.

    • 제 1 노드(Q1)는 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 3 트랜지스터(T3)의 턴-오프로 인하여 플로팅 상태가 되므로 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 존재하는 기생 커패시터(Cgs)에 의해 클럭신호(CLK)의 하이 상태 전압에 따라 부트스트래핑(Bootstrapping)되어 구동전압(Vdd)보다 더 높은 전압이 되기 때문에 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)는 확실한 턴-온 상태가 된다.
최종 답변 (final_answer)
제 1 노드(Q1)가 플로팅 상태가 됨에 따라, 출력부(50)의 제 14 트랜지스터(T14)의 게이트 전극과 소오스 전극 사이에 존재하는 기생 커패시터(Cgs)에 의해 클럭신호(CLK)의 하이 상태 전압에 따른 부트스트래핑(Bootstrapping)이 발생한다. 이로 인해 제 14 트랜지스터(T14)의 전압이 구동전압(Vdd)보다 더 높은 전압이 되어 확실하게 턴-온 상태가 된다.
핵심 해석 (core_interpretation)
플로팅 상태가 된 제 1 노드에서 기생 커패시터에 의한 부트스트래핑이 발생하여 제 14 트랜지스터가 확실하게 턴-온된다.